Супервулканы - одно из самых смертоносных явлений Матери Природы, и когда они извергаются, они могут изменить климат всей планеты.
Чтобы получить представление о том, как будущие катастрофические извержения вулканов могут изменить нашу жизнь, ученые из Университета Цинциннати углубились в прошлое, чтобы найти новые доказательства изменения климата, связанного с вулканами.
Результаты исследования опубликованы в июльском номере журнала Scientific Reports под названием «Положительные платиновые аномалии при трех позднеголоценовых вулканических событиях высокой магнитуды в отложениях Западного полушария».
«Мы рассматривали частицы платины как индикатор того, как далеко распространился вулканический пепел», - говорит Кеннет Танкерсли, доцент кафедры антропологии и геологии Калифорнийского университета и ведущий автор исследования.
"Возраст отложений, содержащих платину, позволил нашей междисциплинарной группе, состоящей из антропологов, геологов, географов и биологов, точно определить радикальное изменение климата от восьми различных археологических памятников в Западном полушарии до трех крупных катастрофических вулканов с начала небольшой ледниковый период и средневековое потепление. Самый последний из них датируется 18 веком."
Почему это важно? Танкерсли и исследователи надеются, что подобные исследования помогут миру лучше подготовиться к следующему крупному извержению. Как он говорит: «Важно не «если» эти катастрофические извержения вулкана вернутся, а «когда»».
"Можете ли вы представить год или даже десятилетие без лета?" - спрашивает Танкерсли. «Это происходило постоянно на протяжении последних 10 000 лет».
Например, Танкерсли объясняет извержение вулкана Эльдья (934 г. н.э.) тем, что оно произвело столько пыли в атмосфере, что оно отфильтровало достаточно солнца и тепла, чтобы значительно снизить глобальные температуры на пару лет. За этим последовали суровые зимы, которые привели к голоду, эпидемиям и гибели многих людей. Более 900 лет спустя извержение вулкана на тихоокеанском острове Кракатау привело к тому, что в конце 1800-х годов в Цинциннати была чрезвычайно холодная зима и очень прохладное лето.
Не все эксплозивные извержения вулканов приводят к глобальному распространению частиц, как, например, последний вулкан Килауэа на Гавайях. Тем не менее, как отмечает Тэнкерсли, существует определенная связь между значительными изменениями климатических условий вне регулярных климатических циклов и вулканическими явлениями большой силы, изучаемыми в этом исследовании..
ПЛАТИНОВАЯ СТОИМОСТЬ
Ключевым игроком в этом расследовании является Platinum. По словам исследователей, редкий элемент не встречается в природе на поверхности Земли. Вместо этого это происходит после космического удара, такого как метеорит, астероид или кусок кометы, падающий на Землю.
Или, как в этом случае, платина обнаруживается, когда вулканический пепел извергается вместе с фонтанами раскаленной лавы и бомбами расплавленной породы в форме коровьего пирога. Образовавшиеся облака пепла содержат платину, что свидетельствует о далеко идущих последствиях крупных вулканических извержений.
В исследовании изучались образцы отложений из восьми археологических памятников в Западном полушарии в долине Огайо, на юго-западе Америки, в Карибском бассейне и в низменности майя в Гватемале.
Междисциплинарные исследователи со всего кампуса Калифорнийского университета и Национального университета Конджу смогли успешно связать модели радикального изменения климата в каждом из этих мест с одним или несколькими из трех вулканических явлений высокой силы, включая вулкан Эльджа (934 г. н.э.) и вулкан Лаки (1783 г. н.э.) в Исландии и вулкан Куваэ на острове Вануату у побережья Восточной Африки (1452 г. н.э.).
Все три катастрофических извержения вулканов произошли в течение последней 1000 лет или позднего голоцена - геологического периода, в котором мы живем в настоящее время.
ДАТИРОВАННЫЙ ОСАДОК
В исследовательской группе Калифорнийского университета есть первокурсник антропологии Доминик Спаркс-Стокс, который извлек образцы глубоких отложений из двух участков долины Огайо и идентифицировал ботанические останки для радиоуглеродного датирования.
После извлечения карбонизированных растений из образцов глубокого керна Спаркс-Стоукс и исследователи смогли подсчитать количество атомов углерода - процесс, по словам Танкерсли, помогает геохронологам установить точную дату их местонахождения в керне.
В лаборатории Спаркс-Стокс работает с лотками, заполненными пылью и хлопьями песочного цвета. «Видите эти крошечные сверкающие частицы в этой пыли, похожей на блестящий песок? Большая часть этого блестящего материала состоит из кварца, полевого шпата и слюды из вулканической пыли, сохранившейся в обожженной глиняной посуде.
"У нас идеальные условия в этих изолированных и защищенных районах, где ветры мало влияют на эрозию", - добавляет Спаркс-Стокс, имея в виду воронки в Змеином кургане и местечке Винема в районах долины Огайо.
"Мы датировали сохранившиеся отложения, содержащие платину, и сравнили эти даты с вулканической активностью в западном полушарии той же эпохи и связали ее с неустойчивыми моделями изменения климата в то время в результате этих вулканических событий."
Идентификация частиц платины в древнем вулканическом пепле - первый шаг. Следующим этапом является датирование отложений с использованием геохронологии, и здесь на помощь приходит геолог из Калифорнийского университета Льюис Оуэн.
«Помимо радиоуглеродного датирования, Оуэн добавил свои знания в области оптически стимулированной люминесценции к набору научных технологий, называемому хронометрическим датированием», - отмечает Тэнкерсли. «Мы сравнили эти находки с нашими типологически и временными артефактами, что позволило нам точно определить вулканические явления, которые уже были известны в те эпохи во времени».
МЕЖДУ СКАЛОЙ И «ГОРЯЧИМ» МЕСТОМ
Обычные вулканы выбрасывают миллионы кубических футов пепла и обломков по всему штату. Но, как указывает Танкерсли, супервулканы могут опустошить целый континент, а половина всех супервулканов Земли произошла в Северной Америке.
Последнее мощное извержение создало мини-ледниковый период, который привел к резкому изменению климата. Однако самое сильное воздействие другого катастрофического события произойдет через несколько месяцев после взрыва, поскольку самым смертоносным результатом этих событий является не столько пепел, который падает на землю, сколько газы, которые остаются в воздухе, добавляет Танкерсли.
«Взрывные вулканы выбрасывают материалы в стратосферу», - объясняет член исследовательской группы Уоррен Хафф, почетный профессор геологии Калифорнийского университета. «При взрыве выделяется газообразный диоксид серы, который превращается в аэрозольные капли серной кислоты, которые затем перемещаются через земную атмосферу с потоками ветра.
"Более 200 миллионов тонн двуокиси серы, выбрасываемой в воздух и распространяемой по всему миру стратосферными ветрами, могут создать завесу, покрывающую землю и отсекающую большую часть солнечного света. Когда тень приглушает тепло от солнце в течение длительного периода времени земля остывает."
Вулканологи в настоящее время обнаруживают действующий супервулкан, бушующий под охраняемой дикой природой площадью 3 400 квадратных миль в Йеллоустонском национальном парке на северо-западе Вайоминга. Между 2,1 миллиона лет и 830 000 лет назад он несколько раз взрывался.
«Концентрации платины в хорошо датированных и хорошо стратифицированных участках позднего голоцена дают возможность для более энергичных научных оценок воздействия будущих мощных вулканических извержений на изменение климата и общество», - добавляет Танкерсли.